热工仪表及测量技术第4章
热工测量及仪表_第4章_显示仪表
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刘玉长
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（2）工作原理
根据电磁感应原理，当有mV信号加在动 圈两端时，形成一个闭合回路，便有电流流过 动圈，载流动圈在磁场中将受到电磁场的作 用。根据左手定则，磁力线穿过手心，四指指 向电流方向，拇指就是导体受力方向，这个力 使动圈转动，使动圈转动的力和绑定动圈的张 丝力相等时，动圈停在某一位置，指针指示出 温度的大小。
R调：
热电偶的连接导线有长有短，为保证R总=常数， 调整R调使R外=15Ω
刘玉长
R热敏 与 R并：
R热敏与R并两个电阻是动圈的温度补偿电阻。 因为动圈是铜导线绕制的，当温度升高时，动圈 的电阻值R动就会增加，在电压信号不变的情况 下，I将减小，动圈显示仪表的指针指示会偏低， 此时，R热敏的电阻值也会随着温度自动减
第四章 显示仪表
第一节 概述 第二节 模拟式显示仪表 第三节 数字式显示仪表 第四节 常用显示仪表简介 第五节 仪表防爆知识
刘玉长
第一节 概述
显示仪表：
凡能将生产过程中各种参数进行指示、记录或 累积的仪表。
一、定义
显示仪表是指接收检测元件(包括敏感元件、传 感器、变送器等)输出信号，通过适当的处理和转换， 以易于识别的形式将被测参数表现出来的装置。
刘玉长
热电阻与动圈表配套使用实际连线
调整电阻的作用与大小
1.R1+R11+R连 1=5Ω 2.R2+R12+R连2=5Ω 3.R13+ R连3 = 5Ω
+
U=220v
—
R3
R4
a
动圈表
b
R2 R1 R11
R13
R12
刘玉长
Rt
热工测量及仪表基础知识
测量环境
现有的测量仪表
四、测量单位：
基本单位
SI单位：国际单位制的基础 （Système International d’Unités） 辅助单位
国际单位制
SI词头
导出单位 由SI单位加SI词头构成。
SI单位的十进倍数和分数单位：
分析测量误差的意义
正确认识误差的性质，分析误差产生的原因。 从根本上，消除或减小误差 正确处理测量和实验数据，合理计算所得结果。 通过计算得到更接近真值的数据
3.测量误差的分类：根据测量误差的性质或出现的特征规律
（1）系统误差（system error）：相同测量条件（相同观测者，
相同测量器具，相同环境条件）下，多次重复测量同一被测量时， 误差的绝对值和符号基本保持不变，或在条件变化时按某种一定
的规律变化的误差。
-系统误差的分类和特征 恒值系统误差：大小和符号都不改变的系统误差。 变值系统误差：按照一定规律变化的系统误差。可以分为累进 性系统误差、周期性系统误差。
热工测量及仪表
measurement instruments in heat engineering and system maintaining
长沙理工大学能动学院 2017.8
学习目的和要求
1.了解常用热工参数测量的基本方法和基本原理。
2.掌握典型热工测量仪表的基本原理、基本结构、
使用方法和安装方法。
• 比较法：利用一个与被测量同类的已知标准量与被测量相比
较，根据它们之间的差值和已知标准量得出被测量的数值。 - 零值法：被测量与已知标准量完全平衡。 - 差值法：被测量与已知标准量未完全平衡。
（2）间接测量法：通过直接测量与被测量有确定 函数关系的其他各个物理量，利用已知函数关系 表达式进行计算，求得测量结果的方法。 （3）组合测量法：测量出几组具有一定函数关系 的量值，然后通过解联立方程组求出被测量数值 的方法。
热工测量仪表知识点
热⼯测量仪表知识点《热⼯测量仪表》知识点第1章：基础知识难点测量误差的表⽰形式误差产⽣的原因误差的种类掌握测量的基本概念误差的分类仪表的组成及其性能指标仪表的基本误差和允许误差仪表的引⽤误差仪表的精度等级仪表的防爆和防护了解检测技术与仪表的作⽤及发展测量的不确定度第2章：温度测量掌握温标与测温⽅法热电偶测温原理热电偶基本定律(推导和应⽤)热电偶测温补偿原因、原理和⽅法热电阻测温原理热电阻测温引线误差和消除⽅法了解膨胀式与压⼒温度计⼯作原理接触测温误差和对策⾮接触式测温原理和⽅法新型温度传感器第3章压⼒和压差测量掌握：压⼒的基本概念分类液柱式压⼒计⼯作原理（U形管、单管式、斜管式）弹性元件测压原理，各种弹性元件测压类型和范围弹簧管压⼒计测量压⼒特点和应⽤领域压⼒表量程选择⽅法、范围了解：了解其它弹性元件测量压⼒⽅法和原理第4章：机械量测量掌握电容式传感器灵敏度和⾮线性误差计算分析（变极距、变⾯积、变介电常数、差动式）电感式位移传感器⼯作原理（灵敏度、⾮线性误差计算分析）差动式、互感、⾃感式、差动变压器（⼯作原理）零点残余电压产⽣的原因和消除⽅法直流电桥和交流电桥的测量特点调制解调的基本概念电涡流传感器的基本⼯作原理、类型和应⽤场合光敏电阻、光敏晶体管⼯作原理和应⽤场合绝对式和增量式码盘的⼯作原理和区别第5章：流量测量掌握：流量测量现状及其原因分析常见的流量传感器类型节流式流量计的基本结构和⼯作原理和相关系数修正节流式流量计对流体要求常见的标准节流件性能常见的⾮标节流件标准节流装置的计算（两类命题、迭代流程）⽪托管和均速管流量计的基本⼯作原理电磁流量计的基本⼯作原理涡街、科⾥奥利、涡轮、转⼦、靶式流量计⼯作原理第6章：物位测量直读式、静压式、差压式、浮⼒式、称重式液位计⼯作原理汽包⽔位测量的重要意义汽包⽔位测量的难点重量⽔位、实际⽔位、虚假⽔位、⽰值⽔位概念引起汽包虚假⽔位的原因云母⽔位计的基本⼯作原理、引起误差的原因、缺点双⾊⽔位计的⼯作原理、引起误差的原因、信号远传的⽅法电接点⽔位计的⼯作原理和误差分析差压式⽔位计的基本⼯作原理（消除误差的改进⽅式，单室平衡、双室平衡容器）压⼒校正原理和⽅法第7章成分分析炉烟成分分析的重要性和分析⽅法热导式CO2分析仪的基本原理和实现⽅法氧化锆氧量计⼯作原理直插式和抽⽓式的优缺点第8章：检测新技术虚拟仪器基本概念软测量技术概念模糊传感器概念多传感器数据融合概念仪表习题⼀⼀、填空题1.绝对误差在理论上是指和被测量的之间的差值；仪表量程范围内最⼤的绝对误差和量程之⽐称为仪表的，将其去掉％的数值圆整后的数的数值为仪表的。
热工测量及仪表温度测量
并且直接输出直流电压信号,便于测量、信号传输、自动记录和 控制等。
1.
两种不同的导体 或半导体 组成一个 闭合回路,如图所示。当两个接触点 称为 结点 温度t和t0不相同时,回路中既产生电势, 并有电流流通,这种把热能转换成电能的现 象称为热电效应,称回路电势为热电势。
在ITS-90中同时使用国际开尔文温度 符号为T90 和国际摄氏温 度 符号为t90 ,其关系为
t90 = T90 － 273.15 T90单位为开尔文 K ,t90单位为摄氏度 ℃ 。这里所说的摄氏度 符合国际实用温标 ITS-90 的规定。
ITS-90的一些规定如下：
由0.65K到4He临界点 ~5.2K 温度范围为一温度段,在此温 度段内用3He和4He周期压力与温度的关系来确定温度。 由4He沸点 ~4.2K 到氖三相点 ~24.6K 温度范围内,T90的 确定采用在三个规定温度点分度过的3He或4He气体温度计 内插。这三个点分别是氖三相点 ~24.6K 、平衡氢三相点 ~13.8K 和4He正常沸点 ~4.2K 。 由平衡氢三相点 ~13.8K 到银凝固点 ~962℃ ,这个温度段 内,标准仪器应用铂电阻温度计。 银凝固点 ~962℃ 以上温度区间采用普朗克定律外推。
为Q1,则有
Q 1 T1 Q 2 T2
开尔文引出此温标后,于1854年建议用一个固定点来确定
此温标。人们发现水三相点 273.16K 的稳定性能长期维持
在0.1mK范围内。因此,1954年第10届国际计量大会决定采用
水的三相点作为热力学温际的基本固定点。此温标的表达式
为：
T Q2 273.16K
热工测量及仪表电子教案
1、光学高温计
（1）测量原理
当物体温度高于700℃时，物体在波长为λ时的亮度B λ及其辐射力λE 成正比
B λ=c λE （
C 为比例常数）
则实际物体的在波长λ的亮度B λ及温度的关系为
B λ=c )/(512T c e E c λλλλε--
亮度温度：在波长为λ的单色辐射中，若物体在温度T 时的亮度B λ和绝对黑体在温度为T S 时的亮度B 0λ相等，则把绝对黑体的温度T S 称为被测物体在波长为λ时的“亮度温度”。
T 及T S 的关系为：
亮度温度总是低于实际温度，ελ越小，则亮度温度及实际温度之间的差别就越大。
（2）WGGZ 光学高温计
2、光电高温计
3、使用单色辐射高温计的注意事项
1）非黑体辐射的影响（要人造黑体辐射条件）、中间介质的影响（灰尘、烟雾等）
2）对被测对象的限定（对反射光很强的物体不适用，不发光的透明火焰不适用）
三、全辐射高温计（了解）。
电力建设施工质量验收及评价规程第4部分热工仪
一. 编制背景 二 . 新、旧标准的不同之处 三 . 主要内容讲解 四 . 表格的理解及使用
2024/6/4
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一、编制背景
1、我国电力行业内部标准《火电施工质 量检验及评定标准（热工仪表及控制装 置篇）》自1984年开始试行。
2、电力工业部组织编制了《火电施工 质量检验及评定标准（热工仪表及控制 装置篇）》1998年版，作为电力行业内 部标准，在电力建设工程建设中使用至 今。
4. 当施工质量出现不符合、或因设计或设备 制造原因造成质量问题时，除按规定要求进 行处理外，还应进行登记备案，《新规程》 中所指的书面报告应附在该项验收表后；书 面报告指“设备缺陷通知单”及“设备缺陷 处理报告单”。
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三、主要内容讲解
5. 检验批是指按同一生产条件或按规定的方式 汇总起来供检验用的，由一定数量样本组成 的检验体,是施工质量验收的最小单元。它既 可以将一个分段施工的工程划分成若干相互 衔接的工序进行质量检验，也可以是将分项 工程按施工范围划分为若干更小的批次来进 行质量检验。
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二、修订的内容
5.《新规程》突出和强化了对工程建设标准强制 性条文执行符合性的检验，明确和加强了对原材 料、半成品合格度指标，着重关注了影响设备和 系统安全可靠的主要性能指标。如根据工程建设 标准强制性条文(电力工程部分）-2006版规定， 对合金钢材质管道必需100%进行光谱复查，并 形成记录，防止错用。
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三、主要内容讲解
7.单位工程“共用热控安装”增加全厂热控防护及 接地分部工程，其中全厂热控防护分项工程包括 热控防爆工程、热控防火阻燃工程 、蒸汽伴热防 冻工程、 电伴热防冻工程 、热控防腐油漆工程、 热控防水工程检验批。
热工测试技术
谢谢！
第一章 热工基本量的测量
——贾洪涛
课程主要内容
一、 概述 二、 温度的测量 三、 压力的测量 四、 湿度和干度的测量 五、 流速和流量的测量 六、 热量和热流的测量 七、 功率的测量
概述
1、热工基本量 基本热工量有温度、压力、流速、流量、湿度、干度、热 量与功率等。 2、热工测量仪表及其组成 1) 传感器 传感器是仪表与被测对象直接发生联系的部分，因此也常 称作敏感元件或一次元件。 2) 传输器 传输器的作用是将传感器的输出信号传输给显示器。 3) 显示器 热工测量的最终结果通过显示器向人们反映出按测参量的 数值和变化也常被称作二次仪表。
ห้องสมุดไป่ตู้
压力的测量
压阻式：压阻式压 力传感器是利用半 导体材料硅在受压 后，电阻率改变与 所受压力有一定关 系的原理制做的。
湿度和干度的测量
1、湿度、干度的定义 湿度是指空气的相对湿度，而干度则是指水蒸气的干度。 这些量是湿空气与水蒸气的重要参量之一。 2、空气相对湿度的测定 测量空气相对湿度的方法礼多种，如干混球温度计、毛 发湿度计、露点湿度计等，其中最常用的是干湿球湿度计。 干湿球湿度计测温原理：利用两支温度计来测定空气的 相对湿度。一支温度计直接测定空气温度，所得值称为干 球温度。另一支温度计的温包裹有一块湿纱布，由于纱布 的水分在空气中蒸发需要耗热，而使其温度逐渐下降到某 一平衡温度称为湿球温度，根据测定的干、湿球温度，可 由空气的焓—湿图确定出相对湿度。
热电阻温度计
压力的测量
1、压力 压力是工质热力状态的主要参数之一。它的物理意 义是垂直作用在单位面积上的力力大小。 2、压力测量 热工实验中需要测量压力的场合很多，所使用的压 力计的测量原理大都是将被测压力与当地大气压进行 比较，然后用测量仪表来平衡两者的差值。压力测量 仪表按工作原理分为液柱式、弹性式、负荷式和压阻 式等类型。
2023年热工仪表安全操作规程
2023年热工仪表安全操作规程第一章总则第一条为了有效管理和控制热工仪表的安全使用，提高工作效率、保障人身安全以及设备资产安全，制定本规程。
第二条本规程适用于使用热工仪表的所有人员，包括操作人员、维修人员、管理人员等。
第三条热工仪表的定义：热工仪表是用于测量、监控和控制各种温度、压力、流量等与热工过程相关的参数的装置、设备或工具。
第四条热工仪表的分类:1. 温度测量类仪表：包括温度计、温度传感器等。
2. 压力测量类仪表：包括压力计、压力传感器等。
3. 流量测量类仪表：包括流量计、流量传感器等。
4. 控制类仪表：包括控制器、阀门等。
第二章安装和调试第五条安装前必须进行检查，确保仪表设备完好无损，符合安装要求，并做好记录。
第六条安装时必须严格按照操作手册的指导进行，不得随意更改连接方式或位置。
第七条安装完成后，必须进行仪表的调试和校准。
调试前必须仔细阅读操作手册，了解仪表的功能和使用方法。
第八条调试时必须设置合理的参数，并注意观察仪表显示结果是否正确。
第三章使用和维护第九条在使用仪表前，必须仔细阅读操作手册并掌握正确使用方法。
第十条仪表使用过程中必须保持仪表干燥、清洁，并定期进行维护保养。
第十一条使用过程中出现任何故障或异常情况，必须立即停止使用，并及时报告维修人员。
第十二条维修人员必须具备相应的技术能力和资质，按照操作手册和相关标准进行维修。
第十三条维修过程中必须断电，并遵守相关安全操作规程。
第四章安全操作要求第十四条使用热工仪表时，必须穿戴符合要求的个人防护装备，如帽子、护目镜、手套等。
第十五条操作人员必须熟悉仪表的使用方法和工作原理，不得超负荷使用仪表。
第十六条操作人员必须严格按照操作手册的要求进行操作，禁止随意更改参数或进行其他操作。
第十七条操作过程中必须注意观察仪表的显示情况，如发现异常要及时停止操作并报告。
第十八条禁止将不符合要求的仪表进行使用或维修。
第五章处罚规定第十九条违反本规程的，将按照相应规定给予相应的处罚，严重者将追究法律责任。
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• 不论哪种接触方式，引起测量误差的最主要原因 都是沿热电偶丝的导热损失。热电偶的测量端从 被测表面吸收热量，其中一部分沿热电偶丝导出 扩散到周围环境中去，从而使测量端温度低于被 测表面的实际温度。
• 测温误差不仅与热端的接触形式有关，还与被测 表面的导热能力有关。
6、高温下工作的热电偶，为防止保护套管高温变 形，一般应垂直安装，若必须水平安装应用支架 保护。
第二节 壁面温度测量
• 采用热电偶测量物体表面的温度，如锅炉过热器 管壁温度。
• 具有热接点小、热损失少、测温范围大、准确度 高等优点；
• 特别是薄膜热电偶的发展，给壁面温度测量带来 方便；
• 被测表面沿热电偶有热量导出，破坏了被测表面 的温度场，存在测温误差。
• 在接触式测温中，可能存在传导、对流、 和辐射三种传热方式，使静态测温分析相 当复杂。在被测介质温度变化时（即动态 情况下），还要涉及更为复杂的不稳定传 热问题。动态测温误差还与测温元件的热 容有关。
• 此外，在流动的流体中测温，测温元件因 阻碍流体流动也会对温度测量值产生影响， 特别在高速气流中测温，必须考虑这个因 素。
由于被测对象不同，环境条件不同，测量要求也 不同，热电偶和热电阻的安装方法及采取的措施 也不同，需要考虑多方面的因素，但原则上可以 从测温的准确性、安全可靠、维修方便三个方面 来考虑。
1、正确选择测温点。测温点具有代表性，不应把 测温元件插到被测介质的死角区域；
2、合理确定测温元件的插入深度。一般在管道上 安装取150-200mm，在设备上安装可取≤400mm。
1、测温管附近加保温层，减少设备壁与 被测介质温差。
2、增加测温管的插入深度。
3、测温元件应放置于管道中介质流速最大区域内， 即管道中心轴线上。
4、采用小直径薄壁测温管。 5、采用导热系数较小的材料做测温管，如不锈刚、
陶瓷，但这会增加导热阻力，使动态测量误差增 加。
6、采用热套式热电偶
热电偶和热电阻的安装
3、减小接受辐射热的物体的辐射换热系数
采用辐射换热系数较小的保护套（合金）管
4、采用双热电偶测温，可用计算方法消除热 敷设误差
• 5、增大流体放热系数，即增加流速，加 强扰动，减小偶丝直径或使热电极与气流 形成跨流等。 直径不同，对流换热系数不同
• 6、增加对流换热系数，采用抽气热电偶。
• 综合考虑，壁面温度测量应注意以下问题： 1、在强度允许条件下，尽量采用直径小、导热系
数小的热电偶。 2、优先采用等温线敷设。 3、被测材料不是良导体时，应用面接触方式。 4、如被测材料允许，则采用表面开槽敷设更有利
于提高测量准确度。
第三节高温气体温度测量
• 热辐射误差产生的原因是测量管与环境的 辐射热交换所引起的，这是测温管与气流 之间的对流换热不能达到热平衡的结果。
3、应处在管道流速最大区域内，该区域为管道直径的1/3中 心区域。
4、若测温元件安装于介质流速较大的管道中，应倾斜安装， 为防止受到较大的冲蚀，最好安装在管道的弯头处；斜装 或弯头处安装时，测温元件应与被测介质形成逆流，切勿 顺着被测介质的流动方向安装。
5、用热电偶测量炉膛温度时，应避免热电偶与火 焰直接接触，否则会使测量值偏高；避免安装在 炉门旁或与加热物体距离过近之处。
传热及热电偶安装的影响
• 由于热电偶测温是属于接触式测量，当热 电偶插入被测介质时，它要从被测介质吸 收热量使自身温度升高，同时又以热辐射 方式和热传导方式向温度低的地方散发热 量，当测量端各处散失的热量等于自气流 中吸收的热量时即达到动态平衡，此时热 电偶达到了稳定的示值；
• 但这并不代表气流的真实温度，因为测量 端环境散失的热量是由气流的加热来补偿， 也就是说测量端与气流的热交换处于不平 衡状态，因此，它们的温度也不可能具有 相同的数值。测量端与环境的传热愈强， 测量端的温度偏离气流温度也愈大。
• 从公示（6－2）看出，降低辐射误差的主 要途径：
• 1、提高热电偶周围冷表面的温度T2 • 2、减小辐射换热系数C1 • 3、增加对流放热系数α1
• 减少辐射误差具体方法有： 1、尽量减少器壁与测热电偶工作端加隔离罩；使热电偶与冷 壁面隔离开，测温元件不直接对冷壁进行 热辐射；
• 以上影响测温准确性的各种因素，对不同 的被测介质所引起的作用也不一样，因而 需要针对性的采取措施。
第一节 管内流体温度测量
• 管道中蒸汽温度或水温度的测量，流体将 以对流换热方式传热给测温元件，测温元 件又通过导热方式沿套管向外部环境导热。 根据传热学原理，测温元件导热误差关系 式为：
• 管内流体温度测量误差主要有传导散热 引起。因此凡能加剧对流和削弱导热的 因素都可以用来减少导热误差。减小误 差的具体方法有：